廢棄環(huán)氧樹脂再生技術及應用研究.pdf

1、熱固性塑料作為塑料中的一大類，其制品已廣泛滲入到生產和生活的各個領域，如用于制造建筑板材、汽車零部件、電子元器件、印制線路板(PCB)等。隨著熱固性塑料制品生產規(guī)模、需求不斷擴大以及各類電子電器產品報廢高峰期的到來，廢棄熱固性塑料，尤其是用于制造電子組件的環(huán)氧樹脂塑料廢棄量也隨之劇增。靠傳統(tǒng)的填埋或焚燒處理已不能滿足可持續(xù)發(fā)展要求，然而熱固性塑料不熔（溶）的特性又導致其不能像熱塑性塑料那樣采用重新加熱熔融的方法將其再生利用。隨著世界各國

2、對電子廢棄物資源化利用率要求越來越高，研發(fā)環(huán)境友好、經濟可行的廢棄環(huán)氧樹脂再生技術勢在必行，無論從資源循環(huán)利用還是環(huán)境保護角度看，都具有十分重要的意義。
　　 本課題以電子元器件封裝用固化環(huán)氧樹脂的生產廢棄料為研究對象，進行了廢棄環(huán)氧樹脂再生技術的研究，利用廢棄環(huán)氧樹脂回收粉料（以下簡稱廢環(huán)氧粉）與聚氯乙烯(PVC)，經共混、模壓工藝制備了具有較好應用前景的復合材料，深入分析了復合材料結構和性能的關系及其界面結合機理，優(yōu)化了材料

3、的配方和工藝條件，并在工廠中試生產了一種實用的再生產品，擬最大限度地實現廢棄環(huán)氧樹脂的資源化，最后進一步開展了應用硅烷偶聯劑提高復合材料性能的研究。
　　 對廢棄環(huán)氧樹脂粉料的組成和性質進行了研究，采用紅外光譜(FT-IR)、掃描電鏡(SEM)和X射線能譜分析(EDS)等測試手段，分析得到該廢環(huán)氧粉主要由形狀不規(guī)則、表面粗糙的固化環(huán)氧樹脂顆粒和球形的Si02粉組成，粉料表面存在羥基、醚基、羰基、環(huán)氧基等活性和極性基團，并分析提出

4、將廢環(huán)氧粉與PVC共混，且以高填充量制備復合材料，具有一定的可行性。
　　 采用模壓成型法研究制備了廢棄環(huán)氧樹脂復合材料，研究了廢環(huán)氧粉的粒徑、填充量以及模壓工藝參數對復合材料力學性能的影響，并找出最佳的模壓工藝參數組合。結果表明:細粒徑的廢環(huán)氧粉對復合材料力學性能有利;隨著廢環(huán)氧粉填充量的增加，復合材料力學強度整體呈下降趨勢，其中沖擊強度下降最明顯;當廢環(huán)氧粉填充量達60％（質量分數，下同）時，在最佳模壓工藝操作下，復合材料的

5、拉仲強度、沖擊強度、彎曲強度和彎曲模量分別為34.65MPa、5.2KJ/m2、60.94MPa和6.1GPa，遠超過普通木塑復合材料性能。在高比例填充時(≥50％)，廢環(huán)氧粉已成為主體材料被利用，而PVC和其它添加劑只起到粘合劑的作用將廢環(huán)氧粉粘合成一個整體，相對于目前將其作為低組分填料在熱塑性塑料中的應用研究而言，本課題的研究在一定程度上有助于提高廢環(huán)氧粉的再利用率，具有較好的實際意義。
　　 探討了廢環(huán)氧粉/PVC復合材料

6、的微觀界面結構與性質，研究了在界面上可能發(fā)生的表面接枝反應并對反應過程進行了分析。將廢環(huán)氧粉/PVC共混物經索氏抽提溶解掉物理吸附的PVC后，得到的殘余物經FT-IR測試分析，結果證明PVC分子鏈在廢環(huán)氧粉表面產生了化學接枝反應，該接枝反應可能是發(fā)生于廢環(huán)氧粉中環(huán)氧基、羥基與PVC分子鏈間的親核反應。說明廢環(huán)氧粉與PVC界面間不但存在主要的次價鍵力作用，還存在強的主價鍵力作用，從而形成了多相性的整體網絡結構，對復合效果起到關鍵的作用。S

7、EM觀察發(fā)現，廢環(huán)氧粉和PVC基體間具有一定的界面相容性，兩者接觸面上有接枝交聯點產生，但斷面上界面處發(fā)生開裂和脫粘，說明界面結合力還有進一步提高的空問。
　　 為了正確了解配方中各組分的作用及其相互影響，為接下來進一步投入生產試制產品作準備。本課題在轉矩流變儀上模擬實際生產條件，研究了不同助劑和添加劑對廢環(huán)氧粉/PVC共混體系流變性能的影響規(guī)律。研究表明:丙烯酸酯類加工助劑ACR-401主要在塑化初期促進體系塑化;抗沖改性劑C

8、PE-135A在縮短塑化時間的同時，能提高材料的沖擊強度但也使材料的拉仲強度降低，本課題以4～6份為宜;廢環(huán)氧粉對潤滑劑有較強吸附作用和削弱作用，并得到在CaSt2和石蠟兩者等量配比時能發(fā)揮潤滑協同效應，且此時材料的耐沖擊性能最好。
　　 在工廠進行了實用產品的生產研究，建立了采用錐形雙螺桿擠出機擠出生產廢棄環(huán)氧樹脂再生產品的生產工藝流程，對各工藝環(huán)節(jié)和工藝參數進行了分析和優(yōu)化。最終本課題成功生產了一種貨運托盤，該托盤產品靜載可

9、達2000kg，動載為1000kg，已能達到市場上作為集裝箱運輸貨物托盤的基本要求，而且還能滿足貨運托盤耐高溫、耐沖擊和耐酸度要求。對該生產線進行簡單的成本效益分析表明，生產該托盤產品可帶來一定的經濟效益，同時還具有較好的環(huán)境效益和社會效益。
　　 研究了偶聯劑在改善廢棄環(huán)氧樹脂復合材料性能中的應用，以硅烷偶聯劑KH-550為例，分析了其偶聯作用機理，并與未添加偶聯劑時復合材料的性能進行了對比分析。結果表明:KH-550不但能有

10、效改善復合材料的力學性能，還有利于改進共混體系的塑化和加工熱穩(wěn)定性;SEM觀察結果也說明KH-550提高了廢環(huán)氧粉和PVC間的界面結合強度，因而宏觀上表現出復合材料更佳的力學性能。添加偶聯劑后，廢環(huán)氧粉/PVC復合材料的拉伸強度和彎曲強度均超過了國內普通工程塑料的要求，進一步提升了復合材料的可應用領域和產品附加值。
　　 對復合材料進行了動態(tài)熱力學分析(DMA)和維卡軟化點(VST)測試，結果說明:一方面，廢環(huán)氧粉自身具有一定的